爬楼梯轮椅的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具有爬楼梯功能的人力机具，尤其是涉及具有爬楼梯功能的轮椅。
【背景技术】
[0002]目前我国的老年人、残疾人和病患者中有大量行动不便者，这些人构成了数量庞大的轮椅需求群体，巨大的需求促进了我国轮椅产业近年较快发展，电动轮椅及人力轮椅大量进入千家万户，提高了生活品质。然而，不论是电动轮椅还是人力轮椅都遇到上楼梯的难题，而现今国内大多数人仍居住在没有电梯的多层楼房内，上下楼靠楼梯，在一定程度上制约了轮椅的推广。为此，轮椅具有爬楼梯功能成为亟待攻克的课题，相关厂家投入大量人力物力进行研发，目前有多款具有爬楼梯功能的电动轮椅面世，但价格昂贵；而具有爬楼梯功能的人力轮椅开发很不理想，方案不少，但较成功的只有星轮结构的爬楼梯轮椅，不过此类轮椅存在很大缺陷，运动不平稳、冲击大，而且费力，所以使用极少，无法推广。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术中的不足，本实用新型的目的是提供运动平稳、冲击小且省力具有爬楼梯功能的爬楼梯轮椅。
[0004]为了描述方便，在下述说明中对三维空间中楼梯梯步的立面和水平面，可用二维平面视图中的楼梯梯步的垂直线和水平线来描述，换句话说这两种表述是等价的；同样三维空间中楼梯梯步的立面和水平面的阳角交线，和二维平面视图中楼梯梯步的垂直线和水平线的交点的表述等价，并称此交点为梯步的交点；三维空间中爬楼梯导滑板和爬楼梯滑靴的各圆弧形面与二维平面视图中爬楼梯导滑板和爬楼梯滑靴的各圆弧的两种表述等价。对爬楼梯滑靴和车轮而言，其投影未指投影面的都是以箱体或车体(架)的侧面所在平面为投影面。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠等部分；车轮有两个大车轮和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮和一个小车轮，大车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成；爬楼梯轮椅设置有爬楼梯装置，该装置主要由爬楼梯导滑板和爬楼梯滑靴组成，爬楼梯导滑板的投影呈扇形，爬楼梯滑靴的投影为部分圆环形，爬楼梯导滑板和爬楼梯滑靴上的所有圆弧都是同心圆圆弧；爬楼梯滑靴是由两个相互平行且对称的滑靴侧板和一个滑靴弧块组成的刚体，滑靴侧板为部分圆环形，有大圆弧和小圆弧，滑靴弧块也有大圆弧和小圆弧，滑靴侧板的部分圆环形的大圆弧半径与滑靴弧块的大圆弧的半径相等，爬楼梯滑靴的任一径向截面为“U”形，且沿扇形的周向贯通，“U”形的两边为滑靴侧板，“U”形的底边为滑靴弧块，并且每个滑靴侧板的上边，即小端的一侧有一条沿周向贯通的圆弧形滑槽，所述爬楼梯滑靴上每个滑靴侧板的圆弧形滑槽在内侧；滑靴弧块的小圆弧的半径略大于爬楼梯导滑板的扇形圆弧的半径，滑靴弧块的厚度略大于爬楼梯导滑板的厚度；爬楼梯导滑板的扇形的小端两侧各有一条外凸的圆弧形滑键，此圆弧形滑键的小圆弧半径略大于圆弧形滑槽的小圆弧的半径，而圆弧形滑键的大圆弧半径小于圆弧形滑槽的大圆弧的半径，圆弧形滑键的高度与圆弧形滑槽的深度相等；爬楼梯滑靴套装在爬楼梯导滑板上，爬楼梯滑靴上的滑靴弧块的小圆弧与爬楼梯导滑板的扇形圆弧相适配，爬楼梯滑靴上的每个滑靴侧板的圆弧形滑槽与爬楼梯导滑板对应侧的圆弧形滑键相适配，爬楼梯滑靴与爬楼梯导滑板能相对作顺、逆时针滑动。
[0006]爬楼梯导滑板固定在轮椅架的侧面架的内侧上，或固定在轮椅架的侧面架的外侧上，即在大车轮与侧面架之间，爬楼梯导滑板及其上的爬楼梯滑靴的运动平面与大车轮所在平面不在同一平面但相互平行，爬楼梯滑靴在爬楼梯导滑板上滑动不与其他构件相干涉；所述爬楼梯轮椅上组成爬楼梯装置的两组爬楼梯导滑板及其上的爬楼梯滑靴对称。
[0007]爬楼梯导滑板扇形的圆心的安装高度高于拟攀爬最高梯步的高度；爬楼梯轮椅与水平面的夹角为上下楼梯的角度时，爬楼梯导滑板扇形端点及爬楼梯滑靴的大圆弧端点的高度高于拟攀爬最高梯步的高度，爬楼梯滑靴与梯步的接触点，和爬楼梯滑靴的投影与大车轮的投影的交点在水平方向的距离小于拟爬楼梯梯步的最小深度，这样就能攀爬在此范围内的楼梯；爬楼梯滑靴的投影与大车轮的投影有一部分重叠，爬楼梯滑靴的大圆弧投影的一部分在大车轮的投影的外面，并且爬楼梯滑靴上与拟攀爬最高梯步的接触点的投影在大车轮的投影的外面，爬楼梯滑靴的大圆弧上的工作段必须在大车轮的投影的外面，换句话说爬楼梯滑靴与梯步的接触点至爬楼梯滑靴的投影与大车轮的投影的交点之间的弧段要在大车轮的投影的外面；爬楼梯滑靴的大圆弧的最低点高于大车轮轮缘的最低点，爬楼梯滑靴的大圆弧的最低点位于大车轮的投影内，且靠近爬楼梯滑靴的投影与大车轮的投影的交点，也靠近大车轮的最低点；这样使爬楼梯滑靴的投影与大车轮的投影的交点与水平面的距离较小，从而爬楼梯轮椅通过大车轮能轻松越过。爬楼梯导滑板的扇形圆弧的弧长大于爬楼梯滑靴上对应处圆弧的弧长，爬楼梯导滑板的扇形圆弧的弧长满足爬楼梯滑靴滑动工作时的导滑与支撑。本实用新型的爬楼梯轮椅上装置的爬楼梯装置，使爬楼梯滑靴能在固连在轮椅的爬楼梯导滑板上滑动，同样除爬楼梯滑靴外整个爬楼梯轮椅能在爬楼梯滑靴上滑动，这样使得轮椅利用大车轮攀爬楼梯基本转化为沿过楼梯交点的斜面的滑动。车轮攀爬楼梯阻力矩是作用在轮轴中心的车体重力与支点(楼梯交点)的垂直距离的乘积，而动力矩是作用在轮轴中心的外力与支点(楼梯交点)的垂直距离的乘积，随着楼梯梯步的高度增加其阻力矩的力臂(支点的垂直距离)增加，而动力臂减小，所以要攀爬上梯步需要较大的力，如攀爬高度为100_的楼梯梯步，所需外力要大于整个轮椅的重力，星轮结构的爬楼梯装置的受力状况与此类似。而利用爬楼梯装置转化为斜面的滑动，外力就主要克服车体的下滑分力和摩擦力，而楼梯的斜度一般在30度左右，所以本实用新型的爬楼梯轮椅攀爬楼梯所需的外力要远小于整个爬楼梯轮椅的重力，因而很省力。同时，这种滑动使爬楼梯轮椅攀爬楼梯更平稳，冲击更小。在上下楼梯时，爬楼梯轮椅车体的支撑体在爬楼梯滑靴与大车轮之间转移，当支撑体转移到大车轮时，一方面爬楼梯滑靴复位，另一方面，由于转移到大车轮上的被支撑点到水平面的距离很小，爬楼梯轮椅能很轻松地攀爬。
[0008]本实用新型的爬楼梯轮椅的一种改进，爬楼梯滑靴是由两个相互平行且对称的滑靴侧板，至少两个小滑轮和至少两个大滑轮组成的刚体；爬楼梯滑靴的滑靴侧板小端的厚度小于大端的厚度，其交接面为圆弧面，形成台阶，且台阶平面与滑靴侧板平面平行，该滑靴侧板上的台阶的圆弧半径大于圆弧形滑键的大圆弧半径，台阶的高度与圆弧形滑键的高度相等，台阶平面上至少固定有两个小滑轮，其转动平面与台阶平面平行，小滑轮的宽度与台阶的高度相等，小滑轮均布在台阶的平面上，各小滑轮的内公切圆的圆心在滑靴侧板部分圆环形的对称线上，其内公切圆圆心略微在各圆弧的同心圆圆心之上边，内公切圆半径等于圆弧形滑键的小圆弧的半径，从而使各小滑轮的内公切圆与圆弧形滑键的小圆弧之间有间隙，保证小滑轮与大滑轮不同时工作；至少有两个大滑轮均匀固定在两个滑靴侧板的大端之间，大滑轮的宽度略大于爬楼梯导滑板的厚度，其转动平面与滑靴侧板平面平行，各大滑轮的外公切圆与其他圆弧的圆均为同心圆，其外公切圆半径等于爬楼梯导滑板扇形圆弧的半径；爬楼梯滑靴套装在爬楼梯导滑板上，爬楼梯滑靴上的大滑轮与爬楼梯导滑板的扇形圆弧面相接触，爬楼梯滑靴上的每个滑靴侧板的小滑轮与爬楼梯导滑板对应侧的圆弧形滑键的小圆弧面相接触；爬楼梯滑靴与爬楼梯导滑板能相对作顺、逆时针滑动，换言之，爬楼梯滑靴相对爬楼梯导滑板所作的顺时针滑动，就是爬楼梯导滑板相对爬楼梯滑靴的逆时针滑动，反之亦然。由于采用了滑轮使其摩擦阻力减小，进一步省力。
[0009]本实用新型的爬楼梯轮椅的另一种改进，爬楼梯装置有一配重装置，包括环形配重，柱形配重，导向管及两根柔性绳；导向管由大导向管，变径接头和小导向管顺序同轴线固定连接；变径接头为圆环柱块，外径与大导向管外径相等，内径与小导向管内径相等；柱形配重的外径略小于小导向管的内径，环形配重的外径略小于大导向管的内径而大于变径接头的内径，其内径小于柱形配重的外径；环形配重与柱形配重的重量之和大于爬楼梯滑靴的重量，柱形配重的重量小于爬楼梯滑靴的重量；工作状态为大导向管在上而小导向管在下，环形配重装于大导向管内，柱形配重装在环形配重的下方，每根柔性绳的一端与柱形配重的上表面中央相连接，另一端穿过环形配重的内圆，出大导向管，再绕过固定在轮椅架的侧面架上的导向轮，分别对称地与爬楼梯滑靴的一个滑靴侧板的端面相连接；平衡位置，环形配重的下表面与变径接头的上表面接触，柱形配重的上表面与环形配重的下表面接触，爬楼梯滑靴与柔性绳相连接的一端上扬。爬楼梯滑靴在外力作用下顺时针滑动将提起柱形配重和环形配重，撒去外力后，在柱形配重和环形配重的重力与爬楼梯滑靴的重力差作用下，柱形配重和环形配重下行至环形配重与变径接头接触止，柔性绳牵引爬楼梯滑靴逆时针滑动复位；爬楼梯滑靴在外力作用下逆时针滑动，只有柱形配重下行，撒去外力后在爬楼梯滑靴与柱形配重的重力差作用下，爬楼梯滑靴顺时针滑动，柔性绳牵引柱形配重上行至与柱形配重接触止，爬楼梯滑靴复位。该配重装置为爬楼梯滑靴提供了另一种复位方式，可有效缩短爬楼梯滑靴的周向尺寸。
[0010]本实用新型的爬楼梯轮椅的爬楼梯装置的再一种改进，爬楼梯导滑板的两侧靠近爬楼梯滑靴小端各固连一个护板，其投影的上中下为三个部位为圆弧，中间的圆弧半径小于爬楼梯滑靴上滑靴侧板小圆弧的半径，下边的圆弧半径大于爬楼梯滑靴上滑靴侧板小圆弧的半径；径向剖面为“Z”形，其高度略大于爬